空间碎片观测中拖长星像的测光

提出空间碎片观测中对拖长背景恒星的测光算法,介绍了该方法的基本原理.利用迭代法对目标图像进行局部阈值分割提取,得到的二值图像通常包含多个连通域.最后对各连通域块检测判断,计算出目标的星等,达到测光的目的.通过与天文图像和数据处理软件IRAF的测光结果对比,此算法的误差在0.02mag左右,可以达到测光的要求.     

吉林280mm全天区可转动光电阵测光精度评估研究

位于吉林天文观测基地的280 mm全天区可转动光电阵是一台用于空间碎片巡天观测的设备。为了研究该设备的光度测量性能,评估其测光精度,选择M67疏散星团中的测光标准星进行观测。首先,在IRAF(Image Reduction and Analysis Facility)中对观测图像进行预处理,之后进行较差测光;接着,提取测光数据并将整晚观测数据进行最小二乘直线拟合,拟合结果给出了主消光系数及相应的系统转换系数,并得到仪器星等至标准星等的转换公式;最后,利用计算得到的均方根误差对设备的测光精度进行大致评估。计算结果表明,在标准测光夜测量亮于13.8 mag时,280 mm全天区可转动光电阵的测光精度可达0.13 mag。同时将观测图像与UCAC2星表匹配识别,利用背景恒星中的UCAC2标准星做外符合精度的校验,结果与前者基本相同。本设备的测光精度基本满足空间碎片巡天观测的要求。     

恒星系统中暗弱伴星的高分辨率成像探测

天文图像的高分辨率重建技术日益成为天文观测的一种手段.随着云南天文台丽江高美古2.4m望远镜的建立,基于2.4m望远镜利用高分辨率图像重建技术,对恒星系统中可能存在的暗弱伴星进行探测将成为一个现实的课题.本文拟通过实验和理论计算来论证,基于2.4m望远镜,利用天文图像的高分辨率重建技术,对恒星系统中可能存在的暗弱伴星在一定亮度范围内进行探测的可行性.     

姚安天文观测站的夜间红外云量特征分析

云对天文观测具有重要影响,云量是衡量天文台址质量的重要指标.位于姚安天文观测站的红外云量仪,用于获取实时的全天高空间分辨率云图.结合空间碎片的实际观测,严格按照天文夜对累积1yr(2015-08-01—2016-07-31)的夜间云量数据进行统计和分析.姚安站的年平均夜间云量为4.42成,年天文可用夜为236个,其中测光夜98个,半测光夜44个,光谱夜94个.云量具有明显的两季特征:5月至10月间为雨季,云量显著增多,其中7月份观测条件最差;11月至次年4月为旱季,云量较少,每月的天文可用夜均在23个以上,其中1月份的测光夜最多,3月份的天文可用夜最多.结合云层对天文观测的威胁程度,统计不同云量的总时间和每月的云量分布情况,评估观测站的气象条件,为合理安排观测计划提供参考.     

光学系统参数确定带宽约束的天文图像盲反卷积

大气湍流极大限制了地基大口径望远镜观测天文目标图像的空间分辨率.根据最大似然估计原理,提出了用实际光学带宽约束的可有效减小天文观测图像中大气湍流影响的盲反卷积方法,通过共轭梯度优化算法使卷积误差函数趋向最小.建立了望远镜光学系统参数和图像频域带宽的关系,采用变量正性约束、点扩散函数带宽有限约束,提高算法的收敛性.为避免图像处理中有效傅立叶变换频率超出截止频率,要求采集望远镜焦面图像时单个成像单元(如CCD像素单元)应小于四分之一衍射斑直径.算法中未用目标支持域约束,所提出的方法适用于全视场天文图像恢复.用计算机模拟和对实际天文目标双鱼座图像数据的恢复结果验证了所提出方法的有效性.     

基于小波变换的射频干扰消除方法的研究

在射电天文观测中,射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会以多种形式混入望远镜接收系统,给观测带来误判或者降低观测信噪比.近年来国内国际射电天文快速发展,国内国际大型射电望远镜和阵列先后建设,观测灵敏度大为提高,射频干扰的影响尤为突出.随着科技发展和人类活动的加剧,射频干扰日益严重且不可逆转.提出利用2维离散小波变换的方法分析射电天文观测的数据,对望远镜系统输出的时间频率序列进行小波变换,根据小波系数分离出原始信号中各分量,每个分量统计得到相应的阈值,将各分量与阈值相比较识别干扰成分并标记去除.利用该方法对实际观测数据进行了处理,结果表明该方法能够很好地标记并消减干扰信号,且提高了观测的信噪比.     

全天相机在多设备巡天中的应用

天文观测站夜天空星像星等信息和天区分布信息可用于指导多设备巡天观测.建立全天相机监测系统(Monitoring all-sky system)对本地天区夜天空实时监测,获取的监测图像需要有效的方法进行处理以提取全天图像星像信息.由于全天图像视场大和高阶扭曲的影响,采用天顶等距投影与多项式函数组合的方法计算图像的底片常数.天文定位的均方根残差约为0.15个像素.通过对图像中亮星部分测光得到的星等差,改正大气消光误差.最后使用HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelation)方法实现天区划分和每个天区可观测极限星等值的存储.     

1.26米红外望远镜测光处理管线设计与实现

1.26m红外望远镜是一台由国家天文台和广州大学联合建设的望远镜系统,测光观测是该望远镜的重要观测手段之一。但当前一直存在数据处理周期较长、处理过程需要人工处理等问题。为了提高广州大学合作团队的数据处理能力,提出了一种面向1.26 m红外望远镜半自动的测光处理管线,该管线在获取原始数据后,基于当日的观测记录重建FITS头文件信息,随后管线系统自动对图片进行预处理、定位目标星源、计算出目标星等相关操作,最后获得可利用的测光数据。这种方式高效、便捷,同时精度也得到了保证,它把当前主流测光模式中繁杂的、需要不断重复的步骤交由程序运行,从而节省了时间,显著提高了工作效率,解决了当前光学测光模式中图像数据的处理跟不上数据产出的难题,满足了广大科研工作者的需求。     

AST3图像相减测光模板系统设计

AST3是将要安装于位于南极内陆冰穹A的昆仑站的3台口径50 cm的施密特望远镜,寻找变源(尤其是瞬间变源)是其科考目标之一,需要通过图像相减测光方法实现.首先需要根据初期的观测数据生成标准模板图像,而后在长期观测过程中,将模板图像与新观测到的图像进行相减测光处理,从而发现变源.模板在观测中起着举足轻重的作用,给出了模板制作的流程,并且验证了其可实现性和功能的正确性.     

基于图像位移叠加方法探测暗弱小行星

为了提高对太阳系内暗弱小天体的探测能力,将位移叠加方法应用于时序光学图像的处理,提高了暗弱小行星的识别效率.通过试位法预估动目标的视运动速度,确定动目标的存在性,进一步根据目标星象特征判据(信噪比和星象伸长率)迭代确定动目标的精确位置.将位移叠加方法运用在近地天体望远镜同一天区连续曝光的多幅图像的处理中,成功探测到暗于21 mag的单帧不可见动目标,验证了图像位移叠加方法探测暗弱动目标的可行性.     

面向中学生的远程望远镜系统设计

结合中学生天文教育实际,设计了一套远程望远镜系统安装于新疆阿克苏市,能够用作天文教学中的准专业观测和业余天文观测及摄影.系统提供了实时操作的功能,同时也具有自动化功能,通过新设计的TABLET语言,能够以批处理方式执行观测任务.在安装调试时,利用此系统测量了系统所在地阿克苏三中的白光和Sloan g'r'i'通道下的天光背景.另外提供了一次自动化测光观测实践作为参考.     

基于小波变换的图像压缩在天文远程观测中的应用研究

在天文图像远程网络观测分析探讨的基础上,提出了一种适合远程网络观测技术的解决方案,同时给出关键算法及测试结果.该算法可以实现有损和无损压缩、感兴趣区域压缩,并能根据网络带宽的波动及时调整压缩率,将天文图像的有效信息及时传给远程观测者.远程观测者根据网络带宽接收图像码流进行选择性解码,把信息反馈给观测设备进行适当的调整或继续进行目标的观测.     

大天区望远镜中sCMOS相机的测光精度分析

与传统CCD (Charge Coupled Device)相机相比, s COMS (scientific Complementary Metal Oxide Semiconductor)相机被广泛装备于超大天区巡天设备,与传统CCD相机不同的是sCMOS相机采用卷帘式快门,因此对其进行测光精度的分析工作是很有意义的.首先,将s CMOS相机拍摄的图像与UCAC2 (The Second U.S. Naval Observatory CCD Astrograph Catalog)星表进行匹对,识别图像中的UCAC2标准星.接着对图中的标准星进行测光并提取测光数据进行最小二乘直线拟合,获得了相应的系统转换系数并得到仪器星等至标准星等的转换公式.然后,将转化后的仪器星等和标准星等做差并计算相应的均方根误差.最后,利用计算得到的均方根误差评估sCMOS相机的测光精度,并将标准星按星等划分后,分析了相应的测光误差.计算结果表明在标准测光夜测量亮度亮于14等的星时,测光精度优于0.15 mag.通过实测精度分析可知卷帘快门sCOMS相机具有较高的测光精度,基本满足空间碎片巡天观测的要求.     

中国“宋”项目:一个全球自动化观测网络

在技术发展和科学需求的驱动下,天文数据获取的方式发生了巨大的变化.全自动化的观测网络成为地基时域天文观测研究领域的一种趋势.以中国"宋"项目为例,从科学目标、设计和实现等方面,介绍自动化观测网络的构建与实施.SONG(Stellar Observations Network Group)计划是中国天文界参与的一个国际合作的天文学研究计划,以星震学、疏散星团中的变星研究等时域天体物理现象为主要科学目标.项目以全球布站的全自动观测网络为建设目标,每个站点的核心设备包括1台1 m光学望远镜、高精度和高分辨光谱仪与双通道幸运成像系统.中国自主提出在每个站点增设的1台50 cm双筒(双通道)测光望远镜,共享国际SONG计划的网络平台和基础设施.主要针对这一个由多种设备、多站点构成的地基网络,讨论其技术手段和方法的设计与实现.     

面向GWAC系统的流星候选体识别算法

地基广角相机阵的超大视场每天可观测数百个流星体,有效识别这些流星体可以为流星的科学研究提供重要的科学数据。针对地基广角相机阵这一类超大视场测光巡天系统在流星识别时遇到的不能有效区分流星与其他移动目标的问题,设计和实现了一个流星候选体识别算法,该算法主要包含流星轨迹识别和光变曲线形态分析两部分。识别算法对Mini-GWAC约两个月的图像进行处理,提取10.9万个移动目标轨迹,其中90%以上属于非流星目标。分析午夜时间段内流星目标高斯拟合曲线的α参数,发现大部分单峰流星目标的光变曲线波峰随图像像素位置呈慢速变化趋势。综合流星的单帧特性、光变曲线的单峰结构特征和光变曲线的慢速变化特性进行过滤,最终得到4.1%的高精度流星候选体。经过人工检查确认,4.1%的流星候选体中有85%～87.3%的目标符合流星的形态及亮度特征。     

基于直方图规定化的太阳图像增强方法

太阳图像中包含了各种不同尺度、不同结构以及不同亮度的活动现象,它们都是实测太阳物理的研究目标。这些活动现象经常使图像显示的跨度过大,导致图像暗弱细节结构被隐藏。对于地基望远镜,由于地球大气对观测数据的影响,也造成图像整体对比度下降。这些都不利于人们直观地从图像中发现感兴趣的太阳活动现象或结构特征。针对这些问题,运用直方图规定化的方法对实测太阳物理中常遇到的几类观测目标图像(太阳极紫外像,太阳光球黑子像,色球活动区像以及色球日珥像)进行处理,通过瑞利分布、双高斯分布以及三重瑞利混合分布等直方图形式,实现对这几类图像的显示对比度增强。通过对空间望远镜太阳动力天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)的极紫外太阳像和1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的色球和光球像的处理展示了该方法的处理效果。结果表明,方法可以有效提高各类太阳活动现象的显示度,便于人们在研究初期发现感兴趣的活动现象。     

EfficientNetV2-S-Triplet7: 一种改进的星系newline 形态学分类算法

星系的形态与星系的形成和演化息息相关, 其形态学分类是星系天文学后续研究的重要一环. 当前海量天文观测数据的出现使得天文数据自动分析方法越来越得到重视, 针对此问题, 利用先进的深度学习骨干网络EfficientNetV2, 分析不同的注意力机制类型和使用节点对网络性能的影响, 构建了一种命名为EfficientNetV2-S-Triplet7 (即在EfficientNetV2-S stage7的$1\times1$卷积层后加入Triplet模块)的改进算法模型来实现星系形态学的自动分类. 使用第二期星系动物园(Galaxy Zoo 2, GZ2)中超过24万张的测光图像作为初始数据进行实验测试. 在对数据进行预处理时采取了尺寸抖动、翻转、色彩畸变等图像增强手段来解决图像数量的不平衡问题. 在同一系列经典和前沿的深度学习算法模型AlexNet、ResNet-34、MobileNetV2、RegNet进行对比实验后, 得出EfficientNetV2-S-Triplet7算法在分类准确率、查全率和F1分数等指标上具有最好的测试结果. 在9375张测试图像中的3项指标值分别可达到89.03%、90.21%、89.93%, 查准率达到89.69%, 在其他模型中排在第3位. 该结果表明将EfficientNetV2-S-Triplet7算法应用于大规模星系数据的形态学分类任务中有很好的效果.     

瞬变源快速自动响应观测系统的研究与实现

天文瞬变源后随观测对于瞬变源证认具有重要的意义。瞬变源发生的偶然性和光变的快速性要求后随观测系统具有快速自动响应的能力。介绍了基于Python开发的天文瞬变源快速自动响应观测系统的研究和实现,核心是基于Django架构实现数据库交互与模块调度功能。系统有基于VOEvent的警报消息传递、网络端状态监控与交互平台、数据自动处理和结果自动反馈以及望远镜控制接口等主要功能。通过在北京的中法天文卫星科学中心和兴隆观测基地之间的消息数据传递和实际触发观测测试表明,系统能满足中法天文卫星项目地基观测系统瞬变源后随自动响应观测的基本要求,同时系统还具有良好的可移植性,适用于其他类似的自动响应观测系统。     

高美古观测站大气消光系数测定的初步结果

大气消光系数的测定是天文观测台站一项很重要和基础的工作.介绍了利用新建的2.4 m望远镜在高美古观测站开展的消光系数测定等定标工作的初步结果.利用2009年4～5月对Landolt标准星场的2次测光观测,分别给出了UBVRI 5个波段的消光系数.此外,对该站点大气消光的成分情况进行了探讨.给出的结果与数年前高美古观测站选址时得到的大气消光系数基本一致,并与其它一些知名天文观测台站的消光数据进行了比较.     

木星卫星掩食观测与初步分析

2009年7月在上海天文台江南天池观测站对木星伽利略卫星的相互掩食现象进行了观测。通过对此次观测获得的CCD图像进行测光处理和数据分析,确定了7月25日观测到的木卫一食木卫三的开始与结束时刻,以及被食星（木卫三）的光流量处于最小值的时刻。